大型醫(yī)院基于Hyper-V的虛擬化服務(wù)器資源池構(gòu)建

徐有浩

(上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院 上海200233)

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大型醫(yī)院基于Hyper-V的虛擬化服務(wù)器資源池構(gòu)建

徐有浩

(上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院 上海200233)

簡要介紹虛擬化技術(shù)及Hyper-V平臺，以上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院為例，評估現(xiàn)有服務(wù)器使用情況并基于Hyper-V搭建虛擬化服務(wù)器資源池，分析虛擬化為醫(yī)院帶來的收益，指出虛擬化能夠提高平臺的可用性、節(jié)省運(yùn)維成本。

Hyper-V虛擬化；醫(yī)院信息化；統(tǒng)一資源池

1 引言

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)量的幾何級增長，醫(yī)療行業(yè)信息化的不斷深入以及新需求的不斷涌現(xiàn)，醫(yī)院尤其大型三甲醫(yī)院對信息化的要求越來越高。許多大型醫(yī)院目前在運(yùn)行的單獨(dú)業(yè)務(wù)系統(tǒng)多達(dá)30～40個(gè)，隨之帶來的是數(shù)據(jù)量的爆發(fā)式增長、服務(wù)器數(shù)量跟隨業(yè)務(wù)系統(tǒng)線性增長、單臺服務(wù)器性能達(dá)到瓶頸跨度時(shí)間縮短、業(yè)務(wù)系統(tǒng)上線時(shí)間增長、服務(wù)器管理復(fù)雜、機(jī)房一再擴(kuò)容、軟硬件資源嚴(yán)重失衡等問題。而且許多醫(yī)院采用的還是較陳舊的微軟服務(wù)器自帶的老版本群集管理器，其管理效能差，容錯(cuò)率低，同時(shí)各服務(wù)器性能參差不齊，部分備份測試服務(wù)器資源長期閑置，空耗電力，浪費(fèi)硬件資源，安全性也大大下降[1]。另外，一旦服務(wù)器數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)故障，需要手工切換資源或重啟服務(wù)，造成前臺擁堵。孤島式的服務(wù)器結(jié)構(gòu)上架時(shí)間長，購買和維護(hù)成本高，可用性和擴(kuò)展性都無法與采用統(tǒng)一資源池的服務(wù)器群集相比。

建立服務(wù)器資源池，簡單來說就是對醫(yī)院整體服務(wù)器做出系統(tǒng)的規(guī)劃，從計(jì)算虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、應(yīng)用虛擬化的角度實(shí)現(xiàn)高性能技術(shù)架構(gòu)[2]，將閑置和非重要的單臺服務(wù)器利用虛擬化技術(shù)整合在一起，使醫(yī)院信息系統(tǒng)的運(yùn)行更有效、更節(jié)能，管理方式更便捷，真正做到整合資源，按需分配。

2 虛擬化技術(shù)及Hyper-V平臺介紹

2.1 服務(wù)器虛擬化

服務(wù)器虛擬化就是將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺服務(wù)器變成幾臺甚至上百臺相互隔離的虛擬服務(wù)器[3]，不再受限于物理上的界限，是服務(wù)器整合、實(shí)現(xiàn)快速資源調(diào)配的主流技術(shù)[4]，可提高資源的利用率，簡化系統(tǒng)管理，讓IT對業(yè)務(wù)的變化更具適應(yīng)力。

2.2 虛擬化技術(shù)Hyper-V簡介

基礎(chǔ)設(shè)施也是服務(wù)[5]，Hyper-V設(shè)計(jì)的目的是為廣大用戶提供更為熟悉以及成本效益更高的虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施軟件，這樣可以降低運(yùn)作成本、提高硬件利用率、優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施并提高服務(wù)器的可用性。Hyper-V采用微內(nèi)核架構(gòu)，兼顧了安全性和性能的要求。Hyper-V底層的Hypervisor運(yùn)行在最高的特權(quán)級別下，微軟將其稱為ring -1(Intel則將其稱為root mode)，而虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)內(nèi)核和驅(qū)動運(yùn)行在ring 0，應(yīng)用程序運(yùn)行在ring 3下，這種架構(gòu)不需要采用復(fù)雜的BT(二進(jìn)制特權(quán)指令翻譯)技術(shù)，可以進(jìn)一步提高安全性[6]。服務(wù)器虛擬化技術(shù)主流廠商還包括Vmware的Vsphere和Xen公司的Xenserver等產(chǎn)品。考慮到目前所處環(huán)境主要是微軟Windows Server2008R2+SQL Server2005，因此選用微軟系統(tǒng)自帶的Hyper-V可以保證系統(tǒng)間的無縫連接以及底層硬件的天然支持。

3 虛擬化服務(wù)器資源池基礎(chǔ)架構(gòu)

3.1 醫(yī)院現(xiàn)有服務(wù)器使用評估

目前醫(yī)院使用的服務(wù)器硬件性能較好，但造成大量的資源浪費(fèi)，傳統(tǒng)煙囪式的架構(gòu)方式使新上線的系統(tǒng)無法使用空閑資源，而退下來的老服務(wù)器也得不到有效利用[7]。以上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院為例，醫(yī)院主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)的物理服務(wù)器簡要配置及使用情況，見表1。考慮到對于核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)，馬上對其服務(wù)器進(jìn)行虛擬化有一定風(fēng)險(xiǎn)，且必須保證核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行的資源冗余，因此還是以單臺物理機(jī)為主，暫不進(jìn)行虛擬化。選擇將非核心業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)辦公平臺(OA)以及部分閑置老核心服務(wù)器納入資源池，這樣首先可以保證無新設(shè)備采購費(fèi)用，未來如需拓展，虛擬化技術(shù)的可擴(kuò)展性保證了只需簡單購買設(shè)備加入原有資源池繼而分配資源便可。

表1 上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院現(xiàn)有服務(wù)器情況匯總

3.2 服務(wù)器虛擬化架構(gòu)

選擇部分業(yè)務(wù)物理服務(wù)器、存儲及部分達(dá)到虛擬化要求的閑置服務(wù)器組成虛擬化資源池平臺。將10個(gè)虛擬化服務(wù)器整合到4臺資源機(jī)節(jié)點(diǎn)上，并且不重用任何硬件。詳細(xì)架構(gòu),見圖1,虛擬機(jī)資源分配,見表2。同時(shí)將OA的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、郵件服務(wù)Exchange服務(wù)器配置為高可用，一旦出現(xiàn)故障，可進(jìn)行動態(tài)實(shí)時(shí)遷移，保證系統(tǒng)有效運(yùn)行。

圖1 服務(wù)器虛擬化架構(gòu)

表2 虛擬機(jī)資源分配

4 虛擬化帶來的效益

醫(yī)院迫切需要搭建一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)平臺，既有利于數(shù)據(jù)安全和系統(tǒng)穩(wěn)定，又能大幅度降低運(yùn)營成本和硬件成本〔8〕。采用目前比較常用的技術(shù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(Total Cost of Ownership,TCO)來分析對比虛擬化實(shí)施前后醫(yī)院服務(wù)器管理的效率優(yōu)劣。首先通過表3可簡單比較虛擬化技術(shù)使用前后的服務(wù)器情況，服務(wù)器利用率有較為明顯的提升，單位時(shí)間內(nèi)能節(jié)省近5 000 W的電力，大幅降低能源損耗、節(jié)約成本。同時(shí)也更加節(jié)約機(jī)架空間，醫(yī)院可以更加合理安排已顯臃腫的中心機(jī)房空間而無需耗費(fèi)人力、物力、財(cái)力拓寬中心機(jī)房。以醫(yī)院未來3年信息化規(guī)劃作為參照，進(jìn)行虛擬化前后的TCO比對,見表4。由于Hyper-V自帶在Windows Server 2008中，所以只需購買正版服務(wù)器操作系統(tǒng)。

表3 虛擬化技術(shù)使用前后對比

表4 虛擬化技術(shù)使用后3年TCO預(yù)估對比

5 結(jié)語

我國醫(yī)院信息化建設(shè)起步于20世紀(jì)70年代末[9]，在新一輪醫(yī)改浪潮中醫(yī)療服務(wù)信息化將是必然趨勢[10]。本文以上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院為例，針對醫(yī)院所面臨的服務(wù)器管理現(xiàn)狀，經(jīng)過細(xì)致的研究規(guī)劃測試，采用微軟自帶的虛擬化服務(wù)器管理平臺Hyper-V，首先將能夠移植的非核心OA系統(tǒng)和部分業(yè)務(wù)子系統(tǒng)遷移到虛擬化資源池，有效減少醫(yī)院信息化對于硬件的盲目投入，大大提高了整體信息化的集成度，方便信息科對服務(wù)器給予更有效的管理和分配，提高信息化平臺的可用性和可持續(xù)性，降低業(yè)務(wù)系統(tǒng)的上線時(shí)間，節(jié)省信息化的運(yùn)維成本，對未來醫(yī)院信息化是一項(xiàng)有益的探索。

1 李鐵.虛擬化技術(shù)在醫(yī)療信息化平臺中的應(yīng)用[J].中國衛(wèi)生信息管理，2013,10(2):171-176.

2 鄭西川，孫宇,于廣軍，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧醫(yī)療信息化10大關(guān)鍵技術(shù)研究[J].醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志，2013，34(1)：13-14.

3 金海.計(jì)算系統(tǒng)虛擬化：原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

4 高時(shí)超.上海電信NOC統(tǒng)一資源池和云桌面的規(guī)劃與建設(shè)[D].上海：上海交通大學(xué),2012.

5 王鵬.走進(jìn)云計(jì)算[M].北京：人民郵電出版社，2009.

6 MicroSoft.Hyper-V[EB/OL]. [2014-01-10].http://technet.microsoft.com/library/hh831531.aspx.

7 沈碧飛.利用虛擬化技術(shù)構(gòu)建醫(yī)院數(shù)據(jù)中心[J]. 醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志，2014，35(1)：22-25.

8 石磊.服務(wù)器虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志，2012，33(12)：29-31.

9 王佳.醫(yī)院信息化建設(shè)實(shí)踐中問題的探討[J].醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志，2013,34(3):20-21.

10 胡新平，張志美，董建成.基于云計(jì)算理念與技術(shù)的醫(yī)療信息化[J].醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志，2010，31(3)：9-10.

Construction of Virtual Server Resource Pool Based on Hyper-V in Large Hospital

XUYou-hao,

SixthPeople'sHospitalAffiliatedtoShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200233,China

The paper briefly introduces the virtualization technology and Hyper-V platform, taking Sixth People's Hospital Affiliated to Shanghai Jiaotong University as an example, it evaluates the application status of current server and constructs virtual server resource pool based on Hyper-V, analyzes the benefits brought to hospital by virtualization, points out that virtualization could improve usability of the platform and reduce the operation and maintenance cost.

Hyper-V virtualization; Hospital informatization； Unified resource pool

2014-09-28

徐有浩，初級職稱。

R-058

A 〔DOI〕10.3969/j.issn.1673-6036.2015.01.007